计算机网络：速成包

公式表、每个专题的关键方法步骤和 6 道练习题，完整解答附在最后。

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1公式与方法

IPv4 子网划分

每个子网的主机数: 2^{(32 − prefix)} − 2 (/31: 2, /32: 1)
块大小: 256 − (mask octet)
网络地址: IP AND 掩码
广播地址: IP OR (NOT 掩码)：主机位全部置 1
借用 n 位得到的子网数: 2ⁿ

数制

位权: 二进制 2^k，八进制 8^k，十六进制 16^k
转为十进制: Σ d_k·b^k
从十进制转换: 除以基数，余数从下往上读
十六进制 ↔ 二进制: 一位十六进制数 = 4 位二进制
二进制补码: 按位取反后加 1

2练习题

1.IPv4 子网划分中等

网络 172.22.0.0/16 被划分为前缀为 /23 的等大子网。共有多少个子网 N？

172.22.0.0/16/23

N =

2.IPv4 子网划分困难

一台主机的地址为 172.20.78.209/20。其网络地址的第三个八位组 x 是多少？

172.20.78.209/20

x =

3.计算机网络中等

IPv6 的环回地址是什么？

Aff02::1
Bfe80::1
C::1
D::

4.计算机网络困难

内容分发网络（CDN）主要如何提高 Web 性能？

A用更快的传输协议取代 TCP
B提高用户自己家庭连接的带宽
C免去 DNS 查询
D从靠近用户的服务器提供缓存内容

5.数制中等

把 −16 写成 8 位补码模式。再把该模式当作无符号二进制数读出：它的十进制值 U 是多少？

N = −168 bit

U =

6.数制困难

把各位设置为 1011 1011 AND 1001 1100 的 8 位结果。该结果的十进制值 R 是多少？

1011 1011AND1001 1100

R =

3溶液

1.IPv4 子网划分

答案: N = 128

IPv4 子网划分：一个地址有 32 位。前缀 /p 表示前面多少位标识网络；其余 32 − p 位为主机编号。一个子网有 2³²⁻ᵖ 个地址，但第一个（网络地址）和最后一个（广播地址）不能分配给主机，所以可容纳 2³²⁻ᵖ − 2 台主机。例外：/31（点对点链路，RFC 3021）的 2 个地址都用于主机，/32 只有一个地址（单个主机或环回地址）。

借用位

23 − 16 = 7

子网数

N = 2⁷ = 128

答案

N = 128

每个 /23 子网有 2⁹ − 2 = 510 个可用主机。

2.IPv4 子网划分

答案: x = 64

第三个八位组中的块大小

2⁴ = 16

该主机所在子网

网络: 172.20.64.0

广播: 172.20.79.255

答案

x = 64

3.计算机网络

答案: C · ::1

为什么是这个答案

::1 是环回地址。:: 是未指定地址，fe80::/10 是链路本地地址，ff02::1 是所有节点组播组。

答案

C · ::1

4.计算机网络

答案: D · 从靠近用户的服务器提供缓存内容

为什么是这个答案

CDN 在许多边缘位置放置内容副本，并（通常通过 DNS）把用户引导到附近的服务器。这降低了延迟以及源服务器的负载。

答案

D · 从靠近用户的服务器提供缓存内容

5.数制

答案: U = 240

位置计数制：每个数位的值等于该数字乘以基数的某次幂。二进制各位的权为 1、2、4、8、16、……；十六进制为 1、16、256、……，A–F 代表 10–15。在 8 位补码中，最左边一位的权是 −128 而不是 +128，负数就是这样存储的。

取反加一

16 = 0001 0000

取反后: 1110 1111

+1 → 1111 0000

按无符号数读取

1111 0000₂ = 256 − 16 = 240

答案

U = 240

6.数制

答案: R = 152

设置比特位：每一位对应 2 的一个幂（128、64、…、1）。一个十六进制数字恰好是四位，在 8 位补码中最左边的位权重为 −128。按位运算对每个位位置分别进行。

逐位计算

AND 只有在两位都为 1 时才得 1。

1011 1011

AND 1001 1100

= 1001 1000

结果的值

1001 1000₂ = 152

答案

R = 152

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